引力波能干什么(引力波的存在被证实了吗)

导语：引力波能强大到足以让人感觉到吗？

关于人类能不能感受到引力波的问题，可以先来简单了解一下当初激光干涉引力波天文台（LIGO）是如何探测到引力波的。

根据爱因斯坦的广义相对论，任何有质量的物体在时空中加速运动都会引发时空曲率发生变化，从而辐射出引力波。引力波在穿过物体时，就会对物体产生压缩和拉伸效应。

LIGO设计了两条互相垂直并且长度都为4公里的干涉臂。当引力波通过两条干涉臂时，其中一条会被压缩变短，另一条则会被拉伸变长。如果一束激光由分光器分为两束，它们各自沿着其中一条干涉臂运动，并且被干涉臂另一端的反射器反射出来，然后它们再次相遇。由于引力波穿过，两条干涉臂的长度变得不一样，所以两束在不同时刻抵达接收器的激光就会产生干涉条纹，这样就能探测到引力波。

LIGO首次探测到的引力波（GW150914）来自两个恒星级黑洞的合并，该过程在20毫秒的时间内释放出高达三倍太阳质量的能量，即5.4×10^47焦耳，这相当于太阳在45万亿年里通过氢核聚变反应所释放出的能量（太阳的寿命大约只有100亿年），其功率甚至还超过了可观测宇宙中所有恒星的总辐射功率，所以这是一种极端的能量释放。不过，由于引力波源远在13亿光年之外，其能量会随着距离的平方而大幅衰减，所以到达地球时只有一小部分能量。当该引力波穿过LIGO时，干涉臂的长度变化只有质子直径的千分之一，即100亿亿分之一米。

不过，引力波导致物体尺寸发生变化的幅度并非取决于引力波能量，而是引力波的振幅。引力波的振幅会随着距离的增加而减小，它遵循的是距离反比关系（距离足够近会变为非线性），而非距离平方反比关系。

举个例子，如果距离缩短一半，变为6.5亿光年，引力波导致的尺寸变化也只有50亿亿分之一米。即便距离变为原来的十亿分之一，即1.3光年，引力波也只会使物体的尺寸变化100亿分之一米，即0.1纳米，人类不可能会感受到这样微弱的变化。

为了使人类能够感受到引力波，就必须足够靠近引力波源。产生GW150914引力波的是两个质量都是太阳三十几倍的恒星级黑洞，它们的视界直径大约为200公里，合并之后的那个黑洞直径约为365公里。理论上，只有足够靠近它们，人类才能感受到引力波，但在感受到之前，早就会被这种恒星级黑洞的强大潮汐力所撕碎。

​为了安全起见，可以假设距离为1万公里，在这样的距离上，人类会感受到大约1毫米的尺寸变化，很难说这会对人体造成什么影响。事实上，在这样的距离上就要开始担心黑洞的极端引力作用。

总之，虽然引力波携带了巨大的能量，但它们与物质之间的相互作用其实非常微弱，人类很难直接感受到引力波造成的尺寸变化效应。

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